Laser ya kasi zaidi ni aina ya leza yenye nguvu zaidi, ya muda mfupi-fupi yenye upana wa mapigo chini au ndani ya kiwango cha picosecond (sekunde 10-12), ambayo hufafanuliwa kwa kuzingatia muundo wa mawimbi ya pato la nishati.
Jina la leza linatokana na "tukio la haraka zaidi," ambalo hurejelea jambo ambapo mfumo wa microscopic wa jambo hubadilika haraka katika mchakato wa kimwili, kemikali, au kibayolojia. Katika mfumo wa atomiki na molekuli, ukubwa wa wakati wa mwendo wa atomi na molekuli uko kwenye mpangilio wa sekunde hadi sekunde za femtose. Kwa mfano, kipindi cha mzunguko wa molekuli ni kwa mpangilio wa picoseconds na kipindi cha vibration ni juu ya utaratibu wa femtoseconds.
Wakati upana wa mapigo ya laser unapofikia kiwango cha picosecond au femtosecond, kwa kiasi kikubwa huepuka ushawishi wowote unao juu ya mwendo wa jumla wa joto wa molekuli, ambayo ni kiini cha microscopic cha joto la matte. Zaidi ya hayo, nyenzo huathiriwa na kuzalishwa na ukubwa wa wakati wa vibration ya molekuli, ikimaanisha kuwa wakati wa usindikaji, athari ya joto hupunguzwa sana.
Orodha ya Yaliyomo
Aina za laser za haraka zaidi
Vipengele vya laser ya haraka zaidi
Maombi ya laser ya haraka zaidi
Faida na hasara za laser ultrafast
Aina za laser za haraka zaidi
Kuna mbinu nyingi za uainishaji wa leza, huku njia nne za uainishaji zinazotumika sana zikiwa ni uainishaji kwa dutu inayofanya kazi, uainishaji kwa mawimbi ya pato la nishati (hali ya kufanya kazi), uainishaji kwa urefu wa mawimbi (rangi), na uainishaji kwa nguvu.
Kulingana na muundo wa wimbi la pato la nishati, leza zinaweza kugawanywa katika leza zinazoendelea, leza za mapigo, na leza zinazoendelea kama vile:
Laser inayoendelea
Laser inayoendelea ni leza inayoendelea kutoa mawimbi thabiti ya nishati wakati wa saa za kazi. Ina sifa ya nguvu ya juu na uwezo wake wa kusindika nyenzo zenye kiwango cha juu cha kuyeyuka, kama vile sahani za chuma.
Laser iliyopigwa
Laser zilizopigwa hutoa nishati kwa namna ya mapigo. Kulingana na upana wa mapigo ya moyo, leza hizi zinaweza kugawanywa zaidi kuwa leza za millisecond, leza za microsecond, vifaa vya kuzima vya nanosecond, leza za picosecond, leza za femtosecond, na leza za attosecond. Kwa mfano, ikiwa upana wa mpigo wa leza ya kutoa ni kati ya 1-1000ns, itaainishwa kama leza ya nanosecond. Kwa leza za picosecond, leza za femtosecond, leza za attosecond, na leza za kasi zaidi, nguvu ya leza inayopigika ni ya chini sana kuliko ile ya leza inayoendelea lakini usahihi wa kuchakata ni wa juu zaidi. Kwa ujumla, jinsi upana wa mapigo unavyopungua, ndivyo usahihi wa usindikaji unavyoongezeka.
Laser ya Quasi-CW
Laser ya quasi-CW ni leza ya kunde ambayo inaweza kurudia kutoa leza yenye nguvu nyingi ndani ya kipindi fulani.
Mifumo ya pato la nishati ya leza tatu zilizotajwa hapo juu pia inaweza kuelezewa na kigezo "mzunguko wa wajibu."
Kwa leza, mzunguko wa wajibu unaweza kufasiriwa kama uwiano wa "muda wa kutoa nishati ya laser" kuhusiana na "jumla ya muda" ndani ya mzunguko wa mapigo. Kwa hivyo, mzunguko wa wajibu wa leza ya CW (=1) > mzunguko wa wajibu wa leza wa quasi-CW > mzunguko wa wajibu wa leza inayosukumwa. Kwa ujumla, jinsi upana wa mapigo ya laser unavyopungua, ndivyo mzunguko wa wajibu unavyopungua.
Katika uwanja wa usindikaji wa nyenzo, lasers za pulsed hapo awali zilikuwa bidhaa ya mpito ya lasers inayoendelea. Hii ni kwa sababu nguvu ya pato la leza zinazoendelea haziwezi kufikia juu sana kutokana na ushawishi wa mambo ikiwa ni pamoja na uwezo wa kuzaa wa vipengele vya msingi na kiwango cha teknolojia katika hatua ya awali, pamoja na ukweli kwamba nyenzo haziwezi kuwashwa hadi kiwango cha kuyeyuka. Sababu hizi ndizo zinazofanikisha madhumuni ya usindikaji, ikimaanisha hitaji la uvumbuzi.
Ubunifu ulikuja na njia fulani za kiufundi zinazotumiwa kuelekeza nishati ya leza kwenye mpigo mmoja. Hii ilisimamisha nguvu ya jumla ya leza kubadilika lakini iliruhusu nguvu ya papo hapo wakati wa mpigo kuongezeka sana na hivyo kukidhi mahitaji ya usindikaji wa nyenzo.
Baadaye, teknolojia ya laser inayoendelea ilikomaa polepole na ikagunduliwa kuwa laser ya kunde ina faida kubwa katika usahihi wa usindikaji. Hii ni kwa sababu athari ya mafuta ya lasers ya pulsed kwenye vifaa ni ndogo; nyembamba ya upana wa mapigo ya laser, athari ndogo ya mafuta; na laini ya makali ya nyenzo iliyosindika, juu ya usahihi wa machining unaolingana.
Vipengele vya laser ya haraka zaidi
Mahitaji mawili ya msingi kwa leza kuzingatiwa kuwa leza ya haraka zaidi ni uthabiti wa hali ya juu wa mpigo wa mpigo wa kasi mfupi na nishati ya juu ya mpigo. Kwa ujumla, mipigo ya ultrashort inaweza kupatikana kwa kutumia teknolojia ya kufunga mode, wakati nishati ya mipigo ya juu inaweza kupatikana kwa kutumia teknolojia ya ukuzaji wa CPA.
Vipengele vya msingi vinavyohusika ni pamoja na oscillators, stretchers, amplifiers, na compressors. Miongoni mwao, oscillator na amplifier ni changamoto zaidi, lakini pia ni teknolojia ya msingi nyuma ya kampuni yoyote ya utengenezaji wa laser ya ultrafast.
Oscillator
Mbinu ya kufunga mode hutumiwa kupata mapigo ya laser ya haraka zaidi kwenye oscillator.
Mtunzi
Machela hunyoosha mapigo ya mbegu ya femtosecond kando kwa wakati kwa kutumia urefu tofauti wa mawimbi.
amplifier
Kikuza sauti cha mlio hutumika kutia nguvu kikamilifu mapigo yaliyonyooshwa sasa.
compressor
Compressor huunganisha spectra iliyoimarishwa ya vipengele mbalimbali na kuirejesha kwa upana wa femtosecond, na hivyo kutengeneza mipigo ya laser ya femtosecond yenye nguvu ya juu sana ya papo hapo.
Maombi ya laser ya haraka zaidi
Ikilinganishwa na leza za nanosecond na millisecond, leza za kasi zaidi zina nguvu ya chini kwa ujumla, hata hivyo, kwa kuwa zinachukua hatua moja kwa moja kulingana na kipimo cha muda cha mitetemo ya molekuli, leza za kasi zaidi hutambua "usindikaji baridi" kwa maana ya kweli, kumaanisha usahihi wa uchakataji ulioboreshwa sana.
Kwa sababu ya sifa zao tofauti, leza zenye nguvu nyingi zinazoendelea, leza zisizo za haraka sana, na leza zenye kasi zaidi zote zinawasilisha tofauti kubwa katika nyanja za utumaji maombi ya mkondo wa chini:
Laser zenye nguvu ya juu (na leza zinazoendelea) hutumika kukata, kupenyeza, kulehemu, kufunika uso, kuchimba visima, na uchapishaji wa 3D wa vifaa vya chuma.
Laser zisizo za haraka sana hutumiwa kuashiria vifaa visivyo vya metali, kusindika vifaa vya silicon, kusafisha na kutekeleza. usahihi wa kuchora kwenye nyuso za chuma, metali za weld kwa usahihi, na metali za micromachine.
Leza za kasi zaidi hutumika kukata na kuchomea nyenzo ngumu na nyufa, pamoja na nyenzo zinazoangazia kama vile glasi, PET, na yakuti. Kwa kuongeza, hutumiwa kwa usahihi wa kuashiria, upasuaji wa ophthalmic, passivation microscopic, na etching.
Kwa mtazamo wa matumizi yao, leza za CW zenye nguvu ya juu na leza za kasi zaidi hazina uhusiano wowote wa kubadilishana. Ni kama shoka na kibano, na saizi zao zina faida na hasara zao.
Utumizi wa leza zisizo za kasi zaidi zina mwingiliano fulani na zile za leza zinazoendelea na leza za haraka zaidi. Hata hivyo, kwa kuzingatia matokeo yaliyopatikana wakati wa matumizi sawa, nguvu ya leza isiyo ya kasi zaidi si nzuri kama ile ya leza inayoendelea na usahihi wake si mzuri kama ule wa leza ya kasi zaidi. Kipengele chake maarufu ni utendaji wa gharama.
Laser ya nanosecond ultraviolet hasa, ingawa ina upana wa mapigo ambayo haifikii kiwango cha picosecond, ina usahihi wa juu zaidi wa usindikaji kuliko leza nyingine za rangi nanosecond. Laser ya nanosecond ultraviolet inatumika sana katika usindikaji na utengenezaji wa bidhaa za 3C na kadiri gharama ya leza za kasi zaidi inavyopungua katika siku zijazo, inaweza kuchukua soko la nanosecond ultraviolet.
Laser za kasi zaidi hutambua usindikaji baridi kwa maana halisi na kuwa na faida kubwa katika usindikaji wa usahihi. Kwa kuongeza, teknolojia ya uzalishaji inapoendelea kukomaa, gharama ya lasers hizi za haraka itapungua. Kwa sababu hizi, inatarajiwa kuwa leza hizi zitatumika sana katika biolojia ya matibabu, anga, vifaa vya elektroniki vya watumiaji, onyesho la taa, mazingira ya nishati, mashine za usahihi, na tasnia zingine za chini katika siku zijazo.
Cosmetology ya matibabu
Laser za kasi zaidi zinaweza kutumika katika vifaa vya matibabu vya upasuaji wa macho na vifaa vya vipodozi. Kwa mfano, leza ya femtosecond hutumiwa katika upasuaji wa myopia na inajulikana, baada ya teknolojia ya kutokuwepo kwa mawimbi, kama "mapinduzi mengine katika upasuaji wa kurudisha nyuma."
Mhimili wa jicho la wagonjwa wa myopic ni mkubwa kuliko mhimili wa kawaida wa jicho, ikimaanisha kwamba wakati katika hali ya utulivu, mwelekeo wa miale ya mwanga sambamba na mfumo wa refactive wa jicho baada ya refraction huanguka mbele ya retina. Upasuaji wa laser wa Femtosecond unaweza kuondoa misuli ya ziada katika mwelekeo wa axial na kurejesha umbali wa axial kwa urefu wake wa kawaida. Upasuaji wa leza ya Femtosecond una faida za usahihi wa hali ya juu, usalama wa juu, uthabiti wa juu, muda mfupi wa operesheni, na faraja ya juu, ambayo imesababisha kuwa mojawapo ya mbinu kuu za upasuaji wa myopia.
Kwa upande wa urembo, leza zenye kasi zaidi zinaweza kutumika kuondoa rangi na fuko asili, kuondoa tatoo, na kuboresha ngozi kuzeeka.
Elektroniki za watumiaji
Leza za kasi zaidi zinafaa kwa usindikaji wa nyenzo ngumu na zisizo na uwazi, uchakataji wa filamu nyembamba, na uwekaji alama kwa usahihi, na pia kutoa kazi zingine ndani ya mchakato wa utengenezaji wa vifaa vya elektroniki vya watumiaji. Sapphire na vioo vikali, kama vile vinavyotumiwa katika simu za mkononi, huchukuliwa kuwa nyenzo ngumu, brittle, na uwazi kati ya malighafi zinazotumiwa katika vifaa vya elektroniki vya watumiaji.
Sapphire hasa hutumika sana katika vitu kama vile saa mahiri, vifuniko vya kamera za simu ya mkononi, na vifuniko vya moduli za alama za vidole. Hata hivyo, kutokana na viwango vyake vya juu vya ugumu na brittleness, ufanisi na kiwango cha mavuno ya mbinu za jadi za machining ni ndogo sana. Kutokana na hili, leza za nanosecond ultraviolet na leza za kasi zaidi ndizo njia kuu za kiufundi za kukata yakuti, na athari ya usindikaji wa leza ya kasi zaidi kuwa bora kuliko ile ya nanosecond leza ya urujuanimno. Mbali na utendaji kazi hapo juu, leza za nanosecond na picosecond pia ni njia kuu za usindikaji zinazotumiwa na moduli za kamera na moduli za vidole.
Leza za kasi zaidi pia zitakuwa teknolojia kuu ya kukata skrini za simu za mkononi zinazonyumbulika (skrini zinazoweza kukunjwa) na uchimbaji vioo wa 3D sambamba katika siku zijazo.
Laser za kasi zaidi pia zina matumizi muhimu katika utengenezaji wa paneli, pamoja na matumizi ikiwa ni pamoja na kukata polarizer za OLED, na michakato ya kumenya na kutengeneza wakati wa utengenezaji wa LCD/OLED.
Nyenzo za polima katika utengenezaji wa OLED ni nyeti sana kwa ushawishi wa joto. Zaidi ya hayo, ukubwa na nafasi ya seli zinazotengenezwa kwa sasa ni ndogo sana, kama ilivyo saizi iliyobaki ya uchakataji. Hii ina maana kwamba mchakato wa jadi wa kukata kufa haufai tena. Mahitaji ya uzalishaji wa tasnia na mahitaji ya maombi ya skrini zenye umbo maalum na skrini zilizo na matundu sasa yako nje ya uwezo wa ufundi wa kitamaduni. Kwa hivyo, manufaa yanayotolewa na leza za kasi zaidi ni dhahiri, hasa wakati wa kuzingatia leza za ultraviolet za picosecond au hata femtosecond, ambazo zina eneo dogo lililoathiriwa na joto na zinafaa zaidi kwa programu zinazonyumbulika kama vile usindikaji wa curve.
Micro kulehemu
Kwa vipengee dhabiti vya uwazi, kama vile glasi, matukio mbalimbali ikiwa ni pamoja na ufyonzwaji usio na mstari, uharibifu wa kuyeyuka, uundaji wa plasma, uondoaji, na uenezi wa nyuzi utatokea wakati leza ya mpigo ya juu zaidi inapoenea katikati. Kielelezo kinaonyesha matukio mbalimbali yanayotokea wakati wa mwingiliano kati ya leza ya mpigo ya kasi ya juu na nyenzo thabiti ikiwa chini ya msongamano tofauti wa nguvu na mizani ya saa.
Teknolojia ya kulehemu ndogo ya laser ya mpigo ya muda mfupi inafaa sana kwa kulehemu ndogo kwa nyenzo za uwazi kama vile glasi kwa kuwa haihitaji kuingiza safu ya kati, ina ufanisi wa juu, usahihi wa juu, haina athari ya mafuta ya jumla, na inatoa sifa bora za mitambo na macho kufuatia matibabu ya kulehemu ndogo. Kwa mfano, watafiti wamefanikiwa kuunganisha vifuniko vya mwisho kwa nyuzi za kawaida na zenye muundo mdogo kwa kutumia 70 fs, 250 kHz pulses.
Onyesha taa
Utumiaji wa leza za kasi zaidi katika uwanja wa mwangaza wa onyesho hurejelea hasa uandikaji na ukataji wa kaki za LED, ambao ni mfano mwingine wa jinsi leza za kasi zaidi zinafaa kwa usindikaji wa nyenzo ngumu na brittle. Usindikaji wa laser wa haraka sana una usahihi na ufanisi mzuri, pamoja na usawa wa juu wa sehemu ya msalaba na kupunguza kwa kiasi kikubwa kingo.
Nishati ya Photovoltaic
Laser za kasi zaidi zina nafasi pana ya matumizi katika utengenezaji wa seli za photovoltaic. Kwa mfano, katika utengenezaji wa betri za filamu nyembamba za CIGS, leza za kasi zaidi zinaweza kuchukua nafasi ya mchakato wa uandishi asilia wa kimitambo ili kuboresha kwa kiasi kikubwa ubora wa uandishi, hasa kwa viungo vya uandikaji vya P2 na P3, ambapo inaweza kufikia karibu hakuna mchipuko, nyufa, au msongo wa mabaki.
Mazingira
Teknolojia ya kupoeza filamu ya hewa inahitajika unapojaribu kuboresha utendakazi wa injini na utendakazi na maisha ya huduma ya blade za turbine zinazotumiwa katika anga. Walakini, hii inamaanisha mahitaji ya juu sana kwa teknolojia ya usindikaji wa shimo la filamu ya hewa.
Mnamo mwaka wa 2018, Taasisi ya Xi'an ya Macho na Mechanics ilitengeneza nishati ya juu zaidi ya mshipa mmoja nchini China: laser ya nyuzi 26-wati, ya daraja la viwanda ya femtosecond. Zaidi ya hayo, walitengeneza mfululizo wa vifaa vya utengenezaji wa laser vilivyokithiri, vya haraka zaidi ili kufikia mafanikio katika "uchakataji baridi" wa mashimo ya filamu ya hewa kwenye vile vya turbine ya injini ya anga na hivyo kujaza pengo la ndani. Njia hii ya usindikaji ni ya juu zaidi kuliko EDM, usahihi wake ni wa juu, na kiwango cha mavuno kinaboreshwa sana.
Leza zisizo na kasi zaidi zinaweza pia kutumika kwa uchakataji kwa usahihi wa nyenzo za mchanganyiko zilizoimarishwa kwa nyuzinyuzi, ilhali uboreshaji wa usahihi wa uchakataji utasaidia kupanua utumiaji wa nyenzo zenye mchanganyiko kama vile nyuzi za kaboni katika anga na nyanja zingine za hali ya juu.
Uwanja wa utafiti
Teknolojia ya upolimishaji wa fotoni mbili (2PP) ni mbinu ya uchapishaji ya "nano-optical" ya 3D sawa na teknolojia ya upigaji picha wa haraka wa kuponya mwanga. Mtaalamu wa mambo ya usoni Christopher Barnatt anaamini kuwa teknolojia hii inaweza kuwa aina kuu ya uchapishaji wa 3D katika siku zijazo.
Kanuni ya teknolojia ya 2PP ni kuponya kwa kuchagua utomvu wa picha kwa kutumia "laza ya kunde ya femtosecond." Ingawa inaonekana sawa na upigaji picha wa upigaji picha wa haraka, tofauti ni kwamba unene wa chini wa safu na azimio la mhimili wa XY ambao teknolojia ya 2PP inaweza kufikia ni kati ya nm 100 na 200 nm. Kwa maneno mengine, teknolojia ya uchapishaji ya 2PP 3D ni sahihi zaidi ya mamia ya mara kuliko teknolojia ya jadi ya ukingo wa kuponya mwanga na vitu vilivyochapishwa ni vidogo kuliko bakteria.
Bei ya leza za kasi zaidi inasalia kuwa ghali kiasi lakini kama waanzilishi katika sekta hii, STYLECNC tayari inazalisha vifaa vya usindikaji vya leza haraka zaidi na imepata maoni mazuri ya soko. Vifaa vya kukata kwa usahihi wa leza kwa moduli za OLED vimezinduliwa kwa kuzingatia teknolojia ya leza ya kasi zaidi, vifaa vya kuashiria vya leza ya kasi zaidi (picosecond/femtosecond), vifaa vya kusindika leza ya kioo chamfering kwa skrini za maonyesho ya infrared ya picosecond, na kaki za kioo za infrared za picosecond.
Bidhaa zilizozinduliwa kwa shukrani kwa teknolojia hizi ni pamoja na vifaa vya kukata laser, mashine za kusaga zisizoonekana za LED, kaki ya semiconductor. mashine za kukata laser, vifaa vya kukata vifuniko vya glasi kwa moduli za vitambulisho vya alama za vidole, laini zinazonyumbulika za onyesho, na msururu wa bidhaa za leza zenye kasi zaidi.
Faida na hasara za laser ultrafast
Faida za laser ya haraka zaidi
Laser ya kasi zaidi ni mojawapo ya maelekezo muhimu zaidi ya maendeleo ndani ya uwanja wa laser. Kama teknolojia inayoibuka, ina faida kubwa katika usahihi wa micromachining.
Pulse fupi-fupi inayotokana na laser ya kasi zaidi inamaanisha kuwa laser yenyewe inaingiliana tu na nyenzo kwa muda mfupi sana na kwa hiyo haitaleta joto kwa vifaa vinavyozunguka. Kwa kuongeza, wakati upana wa pigo la laser unafikia kiwango cha picosecond au femtosecond, ushawishi kwenye mwendo wa joto wa molekuli unaweza kuepukwa kwa kiasi kikubwa, na kusababisha ushawishi mdogo wa joto. Kwa sababu hii, usindikaji wa laser wa haraka sana pia huitwa "usindikaji baridi."
Mfano wa picha unaoonyesha manufaa ya leza yenye kasi zaidi inaweza kuwa tunapokata mayai yaliyohifadhiwa kwa kutumia kisu butu cha jikoni. Mara nyingi tunapunguza mayai yaliyohifadhiwa kwenye vipande vyema, hivyo ukichagua kisu kisu ambacho hupunguza haraka badala yake, mayai yaliyohifadhiwa yatakatwa sawasawa na kwa uzuri.
Hasara za laser ya haraka zaidi
Sekta za utengenezaji wa hali ya juu, kama vile kutengeneza saketi na paneli zilizounganishwa, zina mahitaji ya juu sana ya vifaa vya usindikaji wa leza na kuna hatari ya mafanikio mapya ya kiteknolojia kukosa matarajio.
Bei ya leza yenye kasi zaidi ni ya juu na kuhamia kwa mtoaji mpya wa leza kunaleta hatari ya kutoweza kupanua soko kama ilivyotarajiwa awali na watengenezaji wa vifaa vya leza na watumiaji wa mwisho.
Chanzo kutoka stylecnc.com
Kanusho: Maelezo yaliyoelezwa hapo juu yametolewa na stylecnc bila ya Cooig.com. Cooig.com haitoi uwakilishi na dhamana kuhusu ubora na uaminifu wa muuzaji na bidhaa.
